毛乌素沙地油蒿-杨柴灌丛生态系统蒸散组分分配及其影响因子

蒸散发(ET)是生态系统水分循环和能量流动的重要组成部分,准确估算ET及其各组分,对认识生态生理过程对水分平衡和植物水分利用策略的影响具有重要意义。本研究于2019年5月20日至9月15日,利用涡度相关技术和微型蒸渗仪对毛乌素沙地油蒿-杨柴灌丛生态系统ET、蒸发(E)和蒸腾(T)进行测定和估算,量化了油蒿-杨柴灌丛生态系统ET组分,并分析ET及其组分的季节特征及影响因素。结果表明: T为毛乌素沙地油蒿-杨柴灌丛生态系统生长季ET的主要组分,T/ET为53.1%。T/ET值随降水减少而升高,E/ET值随降水减少而减少,蒸散组分分配主要受降水调控。在季节尺度上,E与10 cm深处土壤含水量(SWC₁₀)和太阳净辐射(R_n)呈显著正相关,其中,SWC₁₀是E的主要影响因素;T随R_n和叶面积指数(LAI)的升高而升高,随30 cm处土壤含水量(SWC₃₀)的升高呈先升高后降低的单峰趋势,受到SWC₃₀、R_n和LAI的共同影响;水分是ET的主要影响因素。生长季蒸散/降水量(ET/P)为109.2%,5月ET/P为250.5%,表明生长季初期ET耗水部分来自非生长季降水。     

中国东部沿海互花米草种群生活史特征的纬度变异与可塑性

互花米草(Spartina alterniflora)于20世纪70年代被引入中国,目前已在东部沿海盐沼湿地中广泛分布,成为海岸带盐沼中危害严重的入侵植物之一.为了研究互花米草在中国入侵区中的适应机制,揭示遗传分化和表型可塑性在该物种成功入侵中的作用,本研究沿纬度梯度在南起广东(22°N)、北至天津(39°N)的沿海样带上采集了10个种群的样本,通过同质园实验比较了不同纬度来源的种群在,生活史和生长特征方面是否存在遗传分化,并平行设置高低两个水位处理以比较互花米草对水位变化(不同高程生境条件)的可塑性反应.结果表明,在所研究的互花米草17个性状中有12个存在显著的种群间差异.其中,平均开花日期和相对生长率(植株高度)表现出显著的纬度梯度变异:随着纬度的升高,开花时间提前,相对生长速率(植株高度)趋于增加.同时17个性状中有9个在不同水位处理之间存在显著差异.这些结果表明,遗传分化可能是互花米草能够快速占据广阔分布区的重要原因之一,而表型可塑性可能对互花米草在小尺度上占据不同高程环境的过程有重要作用.     

油蒿叶片氮分配对其最大净光合速率季节变异的影响

植物最大净光合速率的季节变异性及其氮调控机制是近年来植物生理生态领域研究热点,对荒漠植物光合最大净光合速率季节动态及其叶氮影响,特别是叶氮分配对最大净光合速率调控机制的了解仍非常有限。2018年5-10月在宁夏盐池毛乌素沙地,对当地主要建群种油蒿(Artemisia ordosica)进行生长季原位观测,测定其叶光合光响应曲线(A-PAR)、CO₂响应曲线(A-Ci)和叶氮含量,结合环境观测数据,分析A-PAR关键参数最大净光合速率(A_max)的季节变异和叶片氮分配相关参数对A_max的调控。结果表明,油蒿叶片A_max在生长期季节变异系数(Cv)为14%,在完全展叶中期,光合氮利用效率(PNUE)有最大值11.82 μmolCO₂ gN^-1 s^-1,此时叶片氮素在光合系统中的分配比例最大,A_max有最大值29.48 μmol CO₂ m^-2s^-1,油蒿光合能力较强。在完全展叶末期,油蒿叶片氮在光合系统中的分配比例(P_p)有最小值0.21,此时叶氮分配更倾向于非光合系统,A_max较小,光合能力较弱,有利于油蒿延长叶片寿命。A_max与单位干重叶片氮含量(N_mass)、氮在捕光系统中分配比例(P_L)、氮在生物力能系统中分配比例(P_b)正相关(P<0.05),其中,P_L对A_max产生了最大的直接正向影响,氮在羧化系统中分配比例(P_c)主要通过P_b对A_max的产生了间接的正向影响,P_b对A_max季节动态的解释度最大(R²=0.49,P<0.01)。A_max与比叶重(LMA)负相关(P<0.05),即当有较高LMA时油蒿具有较低的光合速率,此时叶片光合能力较弱,叶片机械韧性较强。不同物候时期,油蒿叶片氮素分配的变化及叶片光合能力与结构性状之间的权衡关系,标志着荒漠植物对其生境的适应性调节。研究结果不但可提高荒漠灌木油蒿生态系统生产力预测的准确性,也是对植物光合适应机理认识的补充和深入。     

油蒿(Artemisia ordosica)光化学量子效率和非光化学淬灭的动态及其影响因子

叶绿素荧光的测定是探究干旱半干旱区沙生植物对环境变化响应的重要手段,叶绿素荧光的动力学研究对认识植物适应环境胁迫的生理生态过程与机制具有重要意义。本文于2012年6—10月研究了宁夏盐池油蒿(Artemisia ordosica)的光化学量子效率(Φ)和非光化学淬灭(NPQ)的季节变化和日变化,及其与光合有效辐射(PAR)、相对湿度(RH)和空气温度(Ta)的关系。结果表明:在观测期内,油蒿的Φ随PAR和Ta升高而降低,随RH的升高而升高,NPQ的变化与Φ相反;在日变化尺度,油蒿的Φ(R20.92)和NPQ(R20.90)与PAR紧密相关,而与空气温度(Ta)和相对湿度(RH)的日变化存在3~4 h的滞后;此外,在相同PAR下,生长季前期的Φ大于后期,生长季旺期的NPQ大于末期;因此,PAR、Ta和RH对Φ和NPQ均有影响。     

半干旱区典型沙生植物油蒿(Artemisia ordosica)的光合特性

为了研究西北半干旱生态系统中典型沙生植物油蒿(Artemisia ordosica)的光合特征,于2012年5—10月,使用Li-6400(Li-Cor Inc.,USA)便携式光合测定系统,测定了油蒿气体交换特征的日变化、季节变化以及净光合速率(Pn)对光合有效辐射和胞间CO2浓度的响应。结果表明:Pn、蒸腾速率(E)和水分利用效率(WUE)的日变化在12:00前后均表现出非对称性,上午测量值普遍高于下午;Pn日均值6月最高(8.97±1.73μmol CO2·m-2·s-1),10月最低(2.58±1.32μmol CO2·m-2·s-1);油蒿表观量子效率(α)在0.022~0.048 mol·mol-1变化,羧化效率(φ)在0.125~0.268 mol·m-2·s-1变化;在9月13日饱和光强下的Pn(Pnmax)达到生长季最大值,为24.89μmol CO2·m-2·s-1;在7月31日饱和胞间CO2浓度下的Pn(Anmax),达到生长季最大值,为77.23μmol CO2·m-2·s-1;Pnmax主要受到相对湿度影响,Anmax主要受饱和水汽压亏缺和30 cm深度土壤体积含水率影响;水分相关环境因子是油蒿光合作用的主要限制因子,其光合特征反映出对半干旱气候的适应性。本研究结果可为生态系统过程建模和区域尺度研究提供重要的生理生态参数。     

花棒茎流对降雨的响应

干旱半干旱区植物生理过程的水分响应依赖于降雨强度和频率,研究典型沙生植物对降雨的响应有助于预测未来气候条件下荒漠生态系统的结构和功能变化.2012和2013年花棒生长季,在宁夏盐池采用包裹式茎流仪对花棒茎流进行连续观测,分析茎流在晴天和雨天的变化特征及其对不同降雨事件的响应.结果表明: 雨天的花棒日茎流量低于晴天.晴天,茎流日变化呈“几”字型宽峰曲线,与太阳辐射和相对湿度呈正相关;雨天,茎流日变化呈多峰曲线或者一直处于极低状态,与太阳辐射和空气温度呈正相关.降雨不仅可以通过影响当天太阳辐射、空气温度、饱和蒸汽压差和相对湿度影响花棒茎流通量,还通过调控土壤含水量影响降雨后的茎流通量.降雨量<20 mm时,降雨前后茎流通量差异不显著;降雨量>20 mm时,降雨后的茎流通量比降雨前有显著提高.高土壤含水量不仅能够提高茎流通量,并且能够提高茎流通量对太阳辐射、饱和水汽压差和空气温度的响应敏感性.     

城市绿地生态系统多角度高光谱光化学反射植被指数与光能利用率的关系

光能利用率(LUE)是陆地生态系统总初级生产力(GPP)估算的一个重要参数。LUE的准确估算对于在区域甚至全球尺度上使用LUE模型估算GPP是非常重要的。一个基于通量塔的观测视场与通量观测足迹在时空上相匹配的自动多角度遥感平台为LUE在站点尺度上的准确估算提供了一个好方法。该文基于通量塔涡度相关(EC)和自动多角度高光谱连续观测获取的连续30 min的数据, 在站点空间尺度和0.5 h与日时间尺度上, 探讨了城市绿地生态系统秋季光化学反射植被指数(PRI)与LUE之间的关系。研究发现, 反映植被叶面积和色素变化的植被绿度指数在秋季呈现逐渐下降的趋势, 表征了植被冠层的状态与结构变化, 叶片从绿色逐渐变黄凋落, 植被冠层叶片的叶绿素逐渐减少, 裸露的枝干增多; 用空气温度和代表物候过程的绝对绿度指数(2G_RB)做线性回归分析, 得到回归系数(R²)为0.60 (p < 0.001)。说明在城市绿地生态系统中, 空气温度是决定植被物候过程的主要驱动因素, 随着植被物候变化, 叶片的凋落导致的裸露土壤的增多以及随时间变化的色素含量和其比例的变化将影响PRI和LUE的关系; 采用植被生长模型(logistic曲线), 拟合时间与2G_RB, 得到曲率变化最快的点, 确定为秋季植被落叶期的初日, 即第290天。在0.5 h和日时间尺度上, PRI都可以捕捉LUE的变化。但是日尺度上不同物候期, PRI和LUE的关系发生了急剧的变化。在秋季植被正常生长期, PRI和LUE之间的关系最密切(R² = 0.70, p < 0.001)。当土壤温度大于15 ℃、光合有效辐射(PAR)大于300 μmol·m^-2·s^-1以及饱和水汽压差(VPD)大于700 Pa的情况下, PRI能够更好地预测LUE。基于通 量塔尺度上时空尺度相匹配, 利用半经验的核驱动二向反射分布函数模型得到的高光谱PRI和通量观测得到的LUE在不同环境条件下的关系以及考虑到在植被的不同物候期对PRI和LUE的关系的优化, 将会更加准确地估算城市绿地生态系统的LUE。     

喜旱莲子草营养繁殖特征对干扰的响应

养分富集和物理干扰是人类活动影响下外来植物在入侵地所面对的重要生境特征,而克隆生长和营养繁殖是外来植物入侵高资源干扰生境的重要生活史特征。喜旱莲子草似（Alternanthera philoxeroides）是一个世界性的入侵种,它主要分布于暖温带-亚热带气候区各种淡水生态系统的水陆交界区域,这些生境易受养分富集和物理干扰的影响。喜旱莲子草在入侵地有性繁殖缺失,因而贮藏根形成、根芽萌发和分株生长等是其重要的生活史环节和营养繁殖特征。本文中通过种植实验研究了喜旱莲子草的营养繁殖特征对养分增加和物理干扰（贮藏根片段化和埋藏）的响应。结果表明：（1）高养分条件下喜旱莲子草的总生物量增加了约1．5倍,贮藏根分配（营养繁殖分配）增加了约15％,贮藏根平均长度增加了约1．5倍;（2）喜旱莲子草的根芽萌发数随贮藏根段大小的增加而增加,平均每克贮藏根（干重）能够萌发出约15个根芽,萌发出1个根芽只需要不到0．1g的贮藏根,埋藏深度不影响根芽萌发数;（3）贮藏根段大小和埋藏深度对喜旱莲子草分株的主枝长和平均相对生长率均没有显著影响。这些结果暗示,喜旱莲子草的营养繁殖特征对养分富集和物理干扰非常适应,能够促进其局域种群的快速增长和流域范围内集合种群的长期续存。     

人体牙髓干细胞的分离与鉴定

目的探讨牙髓干细胞（DPSC）对牙周病,外伤及肿瘤等造成下颌骨缺损、口腔软组织与神经损伤的修复治疗作用。方法本研究利用组织块培养法分离出人体DPSC,用流式细胞仪进行了鉴定,并进行DPSC成骨、成脂、成神经的分化研究。结果分离出3株DPSC,流式细胞分析表明DPSC表达CD73和CD90标志物,但不表达生血干细胞标志物CD34。用茜素红染色表明DPSC能分化成骨细胞,油红O染色表明DPSC能分化成脂肪细胞,免疫免疫荧光染色表明DPSC分化的细胞表达神经细胞特异标志物TUJ1。结论组织块培养能够高效快速分离表达CD73和CD90的DPSC,在体外诱导条件下DPSC能分化为成骨细胞、脂肪细胞和神经细胞,此研究为DPSC在治疗和修复骨组织缺损和神经损伤中的临床应用提供了实验依据。